【摘要】：全光纖激光多普勒測(cè)量是一種根據(jù)激光多普勒效應(yīng)和光學(xué)混頻原理結(jié)合光纖與光無源器件技術(shù)發(fā)展起來的精密測(cè)量技術(shù),具有非接觸測(cè)量、測(cè)量精度高、響應(yīng)速度快、時(shí)間分辨率與位移分辨率高等諸多優(yōu)點(diǎn),常用于航空航天、爆轟物理等研究領(lǐng)域,是位移測(cè)量領(lǐng)域中的前沿技術(shù)。激光多普勒信號(hào)解調(diào)常用兩種方法:干涉條紋計(jì)數(shù)法和干涉條紋相位解調(diào)法,條紋計(jì)數(shù)法的位移分辨率為?/2,相位法的精度可突破波長(zhǎng)的限制,精度可達(dá)nm量級(jí)。目前全光纖多普勒測(cè)量技術(shù)常采用條紋計(jì)數(shù)法,位移分辨率不高,無法分辨位移方向。本論文針對(duì)全光纖激光多普勒測(cè)量系統(tǒng)采用相位解調(diào)方法,開展了以下工作:1.針對(duì)相位解調(diào)和運(yùn)動(dòng)方向辨別,以3×3光纖耦合器為核心器件,設(shè)計(jì)了全光纖光路和相位解調(diào)算法。分別分析研究了三種常用相位解調(diào)算法:希爾伯特相位解調(diào)算法、正弦曲線擬合算法和3×3光纖耦合器相位解調(diào)算法。主要研究的內(nèi)容有:信號(hào)的采樣率高低、信噪比大小和周期采樣點(diǎn)數(shù)等參數(shù)對(duì)相位解調(diào)算法計(jì)算精確度的影響,進(jìn)而選擇3×3光纖耦合器相位解調(diào)算法對(duì)全光纖多普勒信號(hào)進(jìn)行解調(diào),對(duì)全光纖激光多普勒信號(hào)相位解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與信號(hào)處理做了簡(jiǎn)要分析。2.針對(duì)3×3光纖耦合器相位解調(diào)系統(tǒng),設(shè)計(jì)基于FPGA芯片為核心的硬件電路和軟件方案。用A/D對(duì)3路多普勒信號(hào)進(jìn)行高速采集,通過FPGA對(duì)信號(hào)實(shí)現(xiàn)相位解算,然后通過DA實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換并在示波器上實(shí)時(shí)檢測(cè),或者通過W5300實(shí)現(xiàn)位移與上位機(jī)的通信。3.搭建了實(shí)驗(yàn)裝置,以壓電陶瓷的運(yùn)動(dòng)為測(cè)試對(duì)象驗(yàn)證了全光纖激光多普勒測(cè)量系統(tǒng)和算法的可行性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:本系統(tǒng)的位移測(cè)量范圍在5nm~18.34μm,相位測(cè)量誤差為32.2?,位移測(cè)量誤差為0.023%。
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN253
【圖文】：

圖 1.1 IQ 正交解調(diào)法的原理2007 年，3 3 光纖耦合器解調(diào)法的研究引起人們的關(guān)注，美國(guó) Sandia 國(guó)家實(shí)驗(yàn)室采光纖光路設(shè)計(jì)零差激光系統(tǒng)，多普勒信號(hào)解調(diào)利用 3 3 光纖耦合器相位解調(diào)法分析[11]，利用 3 3 光纖耦合器的特性(三路信號(hào)的相位差是 120 ),可以得出兩路正交信

圖 1.2 3 3 光纖耦合器相位解調(diào)法的原理，國(guó)內(nèi)也開始對(duì) 3 3 光纖耦合器進(jìn)行研究，首先推導(dǎo)了 3 3 光纖耦合，然后用 Matlab 軟件仿真 3 3 光纖耦合器解調(diào)方法，從理論上分析生變化的原因。

【參考文獻(xiàn)】

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1 李芳芳;林雪;胡東輝;丁赤飚;;結(jié)合局部頻率估計(jì)的小波域InSAR相位濾波新方法[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);2015年12期

2 田霓光;程偉;;維納濾波器與LMS自適應(yīng)濾波器性能比較[J];價(jià)值工程;2015年06期

3 張峰;馬舒嘯;石現(xiàn)峰;;振動(dòng)信號(hào)離散余弦變換域維納濾波算法[J];探測(cè)與控制學(xué)報(bào);2014年04期

4 張曉峻;康崇;孫晶華;;3×3光纖耦合器解調(diào)方法[J];發(fā)光學(xué)報(bào);2013年05期

5 劉帆;金世龍;;激光多普勒測(cè)速儀中的頻譜分析技術(shù)[J];紅外與激光工程;2012年06期

6 田垅;劉宗田;;最小二乘法分段直線擬合[J];計(jì)算機(jī)科學(xué);2012年S1期

7 張印強(qiáng);孫冬梅;程明霄;;基于FPGA的電容數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J];制造業(yè)自動(dòng)化;2012年04期

8 董飛鴻;呂晶;常江;孔博;;全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星間鏈路層協(xié)議設(shè)計(jì)[J];電訊技術(shù);2012年02期

9 熊六東;賈書海;杜艷芬;;基于希爾伯特變換的干涉條紋相位解調(diào)新算法[J];光子學(xué)報(bào);2010年09期

10 張昊;師奕兵;王志剛;;時(shí)間交替ADC系統(tǒng)通道時(shí)鐘延遲的多頻正弦擬合算法[J];電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào);2010年03期

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1 吳鵬;相位匹配信號(hào)去噪方法的研究[D];東北大學(xué);2012年

2 李成志;基于聲音傳感器的溫度場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)的研究[D];東北大學(xué);2012年

3 范馨燕;主動(dòng)鎖相光纖激光相干合成技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

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1 張夢(mèng)嬌;激光多普勒信號(hào)探測(cè)與數(shù)據(jù)處理方法研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2017年

2 季園媛;光纖多普勒拍頻信號(hào)高速采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];西安工業(yè)大學(xué);2016年

3 楊萍;基于FPGA的功放遙控控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2015年

4 李紹楠;紅外激光外差干涉儀高精度相位提取算法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

5 付志遠(yuǎn);相位調(diào)制激光干涉儀信號(hào)處理方法研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2014年

6 張瑋;數(shù)字下變頻技術(shù)在彈丸回波信號(hào)處理中的研究與應(yīng)用[D];西安電子科技大學(xué);2013年

7 黃奕安;基于嵌入式的稱重系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[D];北京交通大學(xué);2011年

8 王葵軍;基于FPGA時(shí)差法超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器系統(tǒng)的研究[D];電子科技大學(xué);2011年

9 李煦侃;基于DCS的熱工優(yōu)化控制平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)[D];華北電力大學(xué);2011年

10 黃博妍;管道噪聲主動(dòng)消除系統(tǒng)算法研究及DSP實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2719000